PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 1 (Química) do ITA 2014
Texto-base das questões 01 a 20 · Química
Constante de Avogadro = 6{,}02 \times 10^{23}\text{ mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\text{ C} \cdot \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ A} \cdot \text{s} \cdot \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ J} \cdot \text{V}^{-1} \cdot \text{mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22{,}4\text{ L}\quad (\text{CNTP})
Carga elementar = 1{,}602 \times 10^{-19}\text{ C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\text{ atm} \cdot \text{L} \cdot \text{K}^{-1} \cdot \text{mol}^{-1} = 8{,}31\text{ J} \cdot \text{K}^{-1} \cdot \text{mol}^{-1} = 1{,}98\text{ cal} \cdot \text{K}^{-1} \cdot \text{mol}^{-1} =
\quad 62{,}4\text{ mmHg} \cdot \text{L} \cdot \text{K}^{-1} \cdot \text{mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\text{ m} \cdot \text{s}^{-2}
DEFINIÇÕES
Pressão de 1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 101\,325\text{ N} \cdot \text{m}^{-2} = 760\text{ Torr}
1\text{ J} = 1\text{ N} \cdot \text{m} = 1\text{ kg} \cdot \text{m}^2 \cdot \text{s}^{-2} ; 1\text{ pm} = 1 \times 10^{-12}\text{ m} ; 1\text{ eV} = 1{,}602 \times 10^{-19}\text{ J}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 760\text{ mmHg}
Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm}
Condições-padrão: 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm} ; concentração das soluções = 1\text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = \text{sólido}. (\ell) = \text{líquido}. (g) = \text{gás}. (aq) = \text{aquoso}. (CM) = \text{circuito metálico}. (conc) = \text{concentrado}.
(ua) = \text{unidades arbitrárias}. [A] = \text{concentração da espécie química } A\text{ em }\text{mol} \cdot \text{L}^{-1}.
MASSAS MOLARES
| Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g} \cdot \text{mol}^{-1}) | Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g} \cdot \text{mol}^{-1}) |
|---|---|---|---|---|---|
| H | 1 | 1,01 | Ti | 22 | 47,87 |
| B | 5 | 10,81 | Cr | 24 | 52,00 |
| C | 6 | 12,01 | Ni | 28 | 58,69 |
| N | 7 | 14,01 | Cu | 29 | 63,55 |
| O | 8 | 16,00 | Zn | 30 | 65,38 |
| F | 9 | 19,00 | As | 33 | 74,92 |
| Na | 11 | 22,99 | Se | 34 | 78,96 |
| Mg | 12 | 24,31 | Ag | 47 | 107,90 |
| Al | 13 | 26,98 | Sn | 50 | 118,70 |
| P | 15 | 30,97 | Te | 52 | 127,60 |
| S | 16 | 32,07 | I | 53 | 126,90 |
| \text{C}\ell | 17 | 35,45 | Xe | 54 | 131,30 |
| Ar | 18 | 39,95 | Au | 79 | 197,00 |
| K | 19 | 39,10 | U | 92 | 238,00 |
Metanol (\ce{CH3OH}) e água deuterada (\ce{D2O}) são misturados numa razão volumétrica de 7:3, respectivamente, nas condições ambientes. A respeito dessa mistura, são feitas as seguintes afirmações:
I. Imediatamente após a mistura das duas substâncias é observada uma fase única.
II. Após o equilíbrio, observa-se uma fase única que contém as seguintes substâncias: \ce{CH3OH}, \ce{D2O}, \ce{CH3OD} e \ce{HOD}.
III. Se for adicionado um cubo de \ce{D2O}(s) à mistura, este flutuará na superfície da mistura líquida.
Assinale a opção que contém a(s) afirmação(ões) CORRETA(S).
- AApenas I
- BApenas I e II
- CApenas II
- DApenas III
- ETodas
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Resolução comentada
Afirmação I. Metanol e água são totalmente miscíveis, pois ambos são polares e fazem ligações de hidrogênio entre si. A água deuterada tem comportamento químico praticamente igual ao da água comum. Logo, a mistura forma uma única fase desde o início. Correta.
Afirmação II. Na mistura ocorre troca de hidrogênio (H) e deutério (D) entre os grupos ligados ao oxigênio, que são ácidos (O–H e O–D). O equilíbrio é:
O hidrogênio ligado ao carbono (\ce{C-H}) não troca. Após o equilíbrio, a fase única contém \ce{CH3OH}, \ce{D2O}, \ce{CH3OD} e \ce{HOD}. Correta.
Afirmação III. Para o cubo flutuar, o \ce{D2O} sólido teria de ser menos denso que a mistura líquida. A densidade do \ce{D2O} sólido é cerca de 1{,}1\ \text{g/cm}^3. A mistura tem 70% de metanol (densidade de cerca de 0{,}79\ \text{g/cm}^3) e 30% de \ce{D2O} (cerca de 1{,}1\ \text{g/cm}^3). Sua densidade fica em torno de 0{,}9\ \text{g/cm}^3, menor que a do gelo de \ce{D2O}. Então o cubo afunda. Incorreta.
As corretas são I e II.
Alternativa B.
Pegadinha: A afirmação III engana quem lembra que o gelo flutua na água e esquece que a mistura é 70% metanol, menos densa que o D2O sólido.
Por que as outras alternativas estão erradas
- Aignora a troca H/D entre os grupos O–H e O–D, que torna a II verdadeira.
- Cdescarta a I, mas metanol e água são totalmente miscíveis e formam fase única de imediato.
- Da III é falsa: o D2O sólido (cerca de 1,1 g/cm³) é mais denso que a mistura rica em metanol e afunda.
- Einclui a III, que erra ao supor que o D2O sólido flutuaria como o gelo comum na água.
Assuntos: Polaridade e solubilidade, Propriedades da matéria e densidade.
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Fonte: ITA 2014 · Química. Prova oficial ↗